【正文】 .................................................................................................... 22 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 ................................................................................................................. 23 按鍵輸入模塊 ................................................................................................................ 23 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 時(shí)鐘模塊 ........................................................................................................................ 24 液晶顯示輸出模塊 ........................................................................................................ 25 外圍存儲(chǔ)模塊 ................................................................................................................ 27 6. 系統(tǒng)調(diào)試 ................................................. 28 系統(tǒng) 硬件調(diào)試 ................................................................................................................ 28 .......................................................................................................... 28 .................................................................................................................. 28 系統(tǒng)軟件調(diào)試 ................................................................................................................ 28 系統(tǒng)整體調(diào)試 ................................................................................................................ 29 7. 結(jié)束語 .................................................. 29 謝 辭 ...................................................... 30 參考文獻(xiàn) .................................................... 31 附 錄 ...................................................... 32 附錄一 硬件設(shè)計(jì)仿真圖 ..................................................................................................... 32 附錄二 硬件設(shè)計(jì)原理圖和 PCB 圖 ..................................................................................... 33 附錄三 檢測(cè)程序 ................................................................................................................. 34 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 1 頁 共 57 頁 引言 隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的迅速提高，中國逐漸步入“汽車社會(huì)”，酒后駕駛行為所造成事故越來越多，對(duì)社會(huì)的影響也越來越大，酒精正在成為越來越兇殘的“馬路殺手”。越來越多的交通事故在我們的身邊發(fā)生，讓人心痛，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，每個(gè)人都希望人的安全意識(shí)也該發(fā)展。此外，由交通事 故造成的經(jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)驚人。據(jù)事故調(diào)查統(tǒng)計(jì)，超過半數(shù)的車禍與飲酒有關(guān)。在全國各地加強(qiáng)查處酒后駕駛的力度，以減少由酒后駕駛造成的惡性交通事故。要查處就涉及到檢測(cè)人體內(nèi)的酒精含量和使用設(shè)備來進(jìn)行檢測(cè)的問題。 本文研究設(shè)計(jì)了一種用于公共場(chǎng)所具有檢測(cè)及超限報(bào)警功能的酒精濃度智能測(cè)試儀。其設(shè)計(jì)方案基于 89C52 單片機(jī)， MQ3 酒精濃度傳感器。系統(tǒng)將傳感器輸出信號(hào)通過A/D 轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后由 LCD 顯示酒精濃度值。從而讓駕車的人知道自己該在什么情況下可以開車，這是一個(gè)在現(xiàn)代生活很實(shí)用，很負(fù)責(zé)的一個(gè)設(shè)計(jì)，給社會(huì)帶來福音。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào) 告用紙 第 2 頁 共 57 頁 1. 緒論 酒精濃度檢測(cè)儀開發(fā) 背景 酒精的重要作用，是逐漸使得腦部及神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍 —— 這也是許多人喜歡適量飲酒的主要原因。喝一、兩杯酒對(duì)人有鎮(zhèn)定或松弛的作用。即使是少量的酒精，也沒有刺激振奮的作用，這跟許多人的想法正好相反。然而，酒精有時(shí)會(huì)造成抑制力明顯減弱，這會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)造力的出現(xiàn)，或者是有時(shí)候會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的侵略攻擊性行為。 根據(jù) WHO 數(shù)據(jù)，全球 2021 年的人均純酒精消費(fèi)量為 ，其中歐洲地區(qū)人均達(dá)，美洲地區(qū)人均為 。俄羅斯及其周邊的東歐國家酒精消費(fèi)量 最高，其次為歐洲其他國家。在人均國民生產(chǎn)總值（ GDP）低于 7000 美元的低收入國家，酒精消費(fèi)量與人均 GDP 相關(guān)， GDP 越高酒精消費(fèi)量越高。 受到酒精影響的司機(jī)通常會(huì)有如下特征：對(duì)信號(hào)燈反應(yīng)慢；逆向行駛；搖擺不定、突然轉(zhuǎn)向、飄忽不定或在道路中線駕駛；亂踩剎車；轉(zhuǎn)彎幅度大；蛇形；沒有原因就停車；開車速度極慢；突然轉(zhuǎn)彎或違法轉(zhuǎn)彎；天黑時(shí)不開前燈。據(jù)統(tǒng)計(jì)，駕駛員酒后開車，其發(fā)生交通事故的比率為沒有飲酒情況下的 16 倍。由日常道路交通安全違法行為和交通肇事案例來看，機(jī)動(dòng)車駕駛員酒后駕車約占 %；而摩托車交通肇事中 ，酒后駕駛的比例則高達(dá) %。 酒后駕駛讓人付出了慘痛的代價(jià)，為了避免類似事故的發(fā)生，酒精濃度檢測(cè)儀隨之產(chǎn)生。 酒精濃度檢測(cè)儀的 發(fā)展 以對(duì)氣體中酒精含量進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備有五種基本類型，即：燃料電池型（電化學(xué)）、半導(dǎo)體型、紅外線型、氣體色譜分析型、比色型。但由于價(jià)格和使用方便的原因，目前（截止 2021 年 8 月）常用的只有燃料電池型（電化學(xué)型）和半導(dǎo)體型兩種。 燃料電池是當(dāng)前全世界都在廣泛研究的環(huán)保型能源，它可以直接把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染，酒精傳感器只是燃料電池的一個(gè)分支。燃料電池酒精傳感器 采用貴金屬白金作為電極，在燃燒室內(nèi)充滿特種催化劑，使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，也就是在兩個(gè)電極上產(chǎn)生電壓，電能消耗在外接負(fù)載上，此電壓與進(jìn)入燃燒室內(nèi)氣體的酒精濃度成正比。 與半導(dǎo)體型相比，燃料電池型呼氣酒精測(cè)試儀具有穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾性好的優(yōu)點(diǎn)。但是由于燃料電池酒精傳感器的結(jié)構(gòu)要求非常精密，制造難度相當(dāng)大，目前（ 2021 年）只有美國、英國、德國等少數(shù)幾個(gè)國家能夠生產(chǎn)，加上材料成本高，因此價(jià)格相當(dāng)昂貴，是半導(dǎo)體酒精傳感器的幾十倍。 酒精濃度檢測(cè)儀 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本論文主要完成酒精濃度檢測(cè)儀 軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： A/D 轉(zhuǎn)換器程序、控制程序、超標(biāo)報(bào)警、鍵盤檢測(cè)、數(shù)據(jù)顯示等。 本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心，以實(shí)現(xiàn)便攜式酒精濃度檢測(cè)儀的基本控制功能。系桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào) 告用紙 第 3 頁 共 57 頁 統(tǒng)主要功能內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)處理、時(shí)間設(shè)置、開始測(cè)量、超標(biāo)報(bào)警、鍵盤檢測(cè) 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用功能模塊化的設(shè)計(jì)思想，本論文內(nèi)容分為以下幾個(gè)章節(jié)：設(shè)計(jì)器件簡(jiǎn)介和選擇；硬件的設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試。 2. 方案器件 簡(jiǎn)介 硬件設(shè)計(jì)部分主要包括： MCU、 A/D、時(shí)鐘芯片、 LCD、外圍擴(kuò)展數(shù)據(jù) RAM 等芯片的選擇，以下做一些器件的比較。 MCU 選擇的簡(jiǎn)介 本系統(tǒng) 采用單片機(jī)為控制核心。單片機(jī) /MCU 主要有 51 基本型和 52增強(qiáng)型，而相比之下 52 型比 51 型功能更為強(qiáng)大， ROM 和 RAM 存儲(chǔ)空間更大， 52 還兼容 51 指令系統(tǒng)。基于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的需要，綜合考慮后，我們選擇單片機(jī) STC89C52 為控制核心；主要基于考慮 STC89C52 是無法解密低功耗 ,超低價(jià)高速，高可靠強(qiáng)抗靜電，強(qiáng)抗干擾 ,功能強(qiáng)大的單片機(jī)。 STC89C52 有 40個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2個(gè)讀寫口線，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘 電路， 89C5X 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。同時(shí) STC89C52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)本。 STC 單片機(jī)有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 STC89C52 單片機(jī)單片機(jī)引腳功能（如圖 ）： ?Vcc：電源電壓 ?GND：地 圖 單片機(jī)引腳圖 ?P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0寫“ 1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào) 告用紙 第 4 頁 共 57 頁 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問器件激活內(nèi)部上拉電阻。 在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 ?P1 口： P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）。 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入 ()，參見 表 21。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。表 21為 和 的第二功能 表 21 ?P2 口： P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口 P2寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，同時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOV@DPTR 指令）時(shí) ， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOV@RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 ?P3 口： P3口是 一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。 P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì) P3口寫入‘ 1’時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 22所示： 此外， P3 口還接收 一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 ?RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ?ALE ：當(dāng)訪問